Logran producir heparina sintética

Es el medicamento anticoagulante más utilizado en el mundo y está considerado como esencial en un gran número de especialidades médicas. Así, se utiliza durante procedimientos que van desde la diálisis renal hasta la cirugía a corazón abierto.

Actualmente, la heparina se deriva de los intestinos de los cerdos, pero los científicos del Instituto Politécnico Rensselaer (RPI), en Nueva York, han descubierto cómo producirla en el laboratorio.

También han desarrollado un camino hacia un proceso de biofabricación que potencialmente podría revolucionar la forma en que el mundo obtiene el suministro de este medicamento crucial.

"En los últimos años, con problemas de enfermedades y contaminación que interrumpen la cadena de suministro global de heparina porcina y potencialmente ponen en riesgo a millones de pacientes, está claro que necesitamos diversificar la forma en que fabricamos este medicamento", afirmó Jonathan Dordick, profesor del Instituto de Ingeniería Química y Biológica y vicepresidente de Alianzas Estratégicas del citado instituto.

"Nuestro trabajo permitirá fabricar heparina para que esté disponible de forma constante y sea segura", añade.

Con su proceso patentado, detallado en un estudio publicado en la revista "PNAS", los investigadores ya están trabajando con la FDA y han iniciado una ampliación que conduce a la producción comercial.

"Si bien el estudio actual describe la producción de heparina a escala de laboratorio, también estamos avanzando hacia un proceso a escala comercial, que proporcione la misma heparina de alta calidad, para generar el fármaco para estudios clínicos", dijo Robert Linhardt, coautor del estudio. Tanto Dordick como Linhardt son miembros del Centro Shirley Ann Jackson de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios del citado instituto.

"Esta investigación multidisciplinaria es un excelente ejemplo de cómo los descubrimientos realizados en el laboratorio pueden traducirse con éxito en nuevas herramientas para avanzar en la salud global", dijo Shekhar Garde, decano de la Escuela de Ingeniería del RPI .

Reconocida por la Organización Mundial de la Salud como un medicamento esencial, la heparina siempre tiene una gran demanda. Para satisfacer esta necesidad, cada año se procesan los intestinos de miles de millones de cerdos, lo que produce unas 100 toneladas de heparina purificada. Más del 70% del suministro procede de China.

Los productos de origen animal son susceptibles a la escasez y la heparina no es una excepción.

La crisis de contaminación de heparina de 2008, que condujo a las autoridades sanitarias a realizar pasos fundamentales para un mejor control de los fabricantes de esta materia prima, los brotes recurrentes de enfermedades porcinas y los problemas de la cadena de suministro derivados de la pandemia de Covid-19 han alterado la disponibilidad de heparina, lo que ha llevado a los científicos a investigar cómo producir heparina sin animales.

En RPI, la búsqueda de heparina no animal llevó a la creación del Centro de Investigación Aplicada de Heparina en 2015. Durante los siguientes años, el equipo de científicos desarrolló un método novedoso para sintetizar heparina que no solo sería prácticamente indistinguible de la heparina animal sino que también podría fabricarse a escala.

"La heparina se descubrió hace más de 100 años, pero solo recientemente hemos tenido las técnicas para empezar a intentar producirla en el laboratorio", incide Dordick.

“A diferencia de la insulina, otro medicamento muy importante que solía provenir de los cerdos y ahora es artificial, la heparina no es solo una proteína o molécula, sino una cadena compleja de varios carbohidratos. Eso hace que sea muy difícil sintetizarlo de una manera que se traduzca en un entorno de fabricación a gran escala más tradicional”, añade.

Dordick compara la síntesis de heparina en el laboratorio con la decoración de un árbol de Navidad: “Comenzamos con el núcleo de la estructura de la heparina, que es como el árbol desnudo. Luego, usando varias enzimas, agregamos moléculas: los adornos, las luces. Como se puede imaginar, hay muchas maneras de decorar un árbol, por lo que conseguir la decoración adecuada para producir heparina es el desafío”.

En las últimas décadas, equipos científicos de todo el mundo han intentado hacer precisamente eso, pero sin éxito.

“Las investigaciones anteriores utilizaron enzimas nativas para replicar lo que sucede en los intestinos de los cerdos para producir heparina. Sin embargo, esto produce una pequeña cantidad de heparina y no se puede hacer a escala. Nuestro mayor logro fue la idea de optimizar las enzimas para lograr un mayor rendimiento y estabilidad”, destaca Elena Paskaleva, científica investigadora senior de RPI y una de las coautoras del estudio.

"Sintetizar esas enzimas a una escala tan grande era un territorio inexplorado para nosotros en un laboratorio académico", dijo Marc Douaisi, Ph.D., primer autor del estudio y científico investigador senior de RPI.

“Fue necesario un gran esfuerzo coordinado de todo el centro para sintetizar un producto con una estructura y actividad biológica equivalente al fármaco derivado del cerdo. Al final del día, fue emocionante saber que lo que finalmente hicimos cumplía con todos los criterios de la heparina”, añade.

El descubrimiento es un ejemplo de cómo las universidades pueden impulsar la investigación y el desarrollo de nuevos medicamentos y tecnologías que salven vidas, en este caso encontrar una alternativa a un medicamento que ha estado en el mercado desde 1935.